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喷泉
喷泉是利用水泵将水喷洒成特定形态的水表演艺术。水泵由电机带动工作时,水泵的叶轮高速旋转,驱使水飞离叶轮向外喷出,从而在叶轮中心区形成真空,将池中的水不断"吸"上来,水泵转速恒定时,喷出的水柱高度稳定。
音乐喷泉用计算机采集音乐的声音频率特征,并将其转化为控制信号,用以改变输入电机的电源频率;电源频率的改变使水泵的转速发生变化,达到调节水柱高度的目的。水泵的流量与转速成正比,扬程与转速的平方成正比,流量指水泵单位时间内喷出水的体积,扬程指水泵能将水提升的高度。
图甲所示的是一游乐喷泉向上喷出的水柱使卡通模型悬停在空中的照片,喷泉使用的水泵的部分参数如表一,模型悬停在空中时,水冲击到模型时的速度v与模型的质量M、水泵流量Q之间的关系如表二。
表一 |
|
额定转速n |
2900r/min |
额定流量Q |
0.04m 3/s |
额定扬程H |
8m |
额定功率P |
7.5kW |
表二 |
|||||
速度v/m•s ﹣ 1 |
1.0 |
2.0 |
3.0 |
4.0 |
6.0 |
质量M/kg |
3.0 |
6.0 |
12.0 |
12.0 |
12.0 |
流量Q/m 3•s ﹣ 1 |
0.03 |
0.03 |
0.04 |
0.03 |
0.02 |
(1)欣赏音乐喷泉时,悦耳的声音是通过 传入人耳的;水泵的叶轮中心区形成真空时,水池中的水在 的作用下不断地进入水泵内。
(2)下列关于喷泉的有关说法,正确的是 。
A.卡通模型所受重力与水对模型的冲击力是相互作用力
B.向上喷出的水在上升过程中的速度处处相等
C.阳光下喷泉附近常出现的彩虹是由光的反射引起的
D.音乐喷泉通过采集声音中的音调信息控制水泵的转速
(3)某喷泉装有四台参数如表一的水泵。第一次调试时水泵转速为额定值的0.9倍,则此时扬程为 m;第二次调试时四台水泵都在额定功率下工作,每台水泵先依次各喷20s,然后一起喷70s停喷,则这次调试过程四台水泵消耗的电能为 kW•h。
(4)分析表二数据,当卡通模型的质量为10kg,水冲击模型时的速度为5.0m/s时,对应的流量为 m 3/s,水泵每秒喷出水的质量为 kg。
(5)如图乙为控制喷泉断续工作的模拟电路,AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压U AB.定值电阻R=2Ω,D为电子元件,当U AB<6V时,D两端的电压U D等于输入电压,U AB≥6V时,U D保持6V不变。当R的电功率满足P R≥8W时,水泵启动喷水。则t=3s时电阻R的电功率为 W;该电路工作20min,喷水时间共为 s。
快速骑自行车,我们会感到空气阻力,而且骑车速度越快,感觉空气阻力越大.由此小华同学猜想:物体所受空气阻力大小与物体运动的速度大小有关.
在一个无风的周末,小华和爸爸开汽车来到郊外一段人车稀少的平直公路上.小华打开汽车天窗,将如图所示装置固定在汽车车顶.爸爸依次以5m/s、10m/s、15m/s、20m/s的不同速度在平直公路上各匀速行驶一段距离,小华依次将汽车不同行驶速度时的弹簧测力计的示数记录在下表中.根据二力平衡.弹簧测力计的示数大小近似等于小车及挡板受到的空气阻力.
汽车速度v/(m•s﹣1) |
5 |
10 |
15 |
20 |
弹簧测力计示数F/N |
0.1 |
0.5 |
1.1 |
1.9 |
(1)实验装置中用小车而不是木块,并将其放在表面平滑的木板上,目的是为了减小对实验结果的影响.
(2)分析上表中的实验数据可知,物体运动速度越大,所受空气阻力越.
(3)实验完毕后,小华又进行了新的思考:空中下落的物体速度会增大,那么从足够高的高空下落的雨滴速度会不会一直增大,其所受的空气阻力会不会也一直增大?
在老师的指导下,小华知道了:若雨滴所受空气阻力小于重力,则雨滴下落速度继续增大;若下落雨滴所受空气阻力大于重力,则雨滴下落速度减小.
请你根据老师的上述指导和本实验结论并结合所学物理知识分析:一滴质量为5g的雨滴从高空下落时(假设在无风天气,雨滴下落高度足够大),所受到的最大阻力f=N,此后雨滴做运动(g=10N/kg).
(4)你认为运动物体受到的空气阻力大小还与有关.(写一种即可)
小林用如图所示的电路研究串联电路特点,闭合开关S后,发现灯L1较亮,灯L2较暗.他对这一现象的解释是:电流从电源正极出发,经过灯L1、灯L2,电流逐渐变小,所以灯L1较亮,灯L2较暗.小欢认为小林的解释是错误的,她只利用图18中的器材设计了一个实验,并根据实验现象说明小林的解释是错误的.请你完成下列问题:
(1)在右侧虚线框中,画出小欢所设计的实验电路图.
(2)根据实验现象简要说明小林的解释是错误的.
一群风华少女在春节晚会上,用精美绝伦的舞蹈把我国佛文化中的"千手观音"演绎得淋漓尽致,给人以美的熏陶,善的启迪.
(1)如图所示,观众看不见邰丽华(领舞者)身后站着的其他舞蹈者,这是因为光的______的缘故.
(2)佛光普照,梵音如丝,聆听脱俗乐音,我们能分辨出究竟是何种乐器在发声,因为不同的乐器发声,其______是不同的(音调/音色/响度).
(3)舞台上云雾缭绕,宛如天庭,它们是固态二氧化碳______时吸热导致空气中的水蒸气遇冷______而产生的效果(填物态变化).
(4)聋哑少女听不清声音,她们是如何感知音乐节奏的呢?原来在训练中,技术人员通过加大音量,使音箱、舞台产生______,从而使靠在音箱上或站在舞台上的聋哑少女感觉到音乐节奏的变化.
如图所示的电路中,电源电压保持不变,当闭合开关S后,电压表的示数为6V,电流表的示数为1.5A,请把右边方框内的电阻的连接情况画在虚线框内。现有2Ω、3Ω、6Ω、9Ω、12Ω的电阻各一个。
如图所示,电源电压为6V,R为“30Ω 0.25A”滑动变阻器,R1为“10Ω 0.4A”电阻,电压表量程为0–3V.图中虚线框内接有一只“20Ω 0.3A”电阻R2(未画出).已知:① 闭合S1和S2,断开S3时,调节R,使其接入电路的阻值为10Ω,此时电路中总电流为0.2A;② 断开S1,闭合S2、S3,调节R,使其接入电路的阻值为6Ω,此时电压表的示数为1.0V.
⑴在情形①中,求电路的总电阻;
⑵请在答题卷的图中画出虚线框内的电路;
⑶当闭合所有开关时,为保证电路安全,求滑动变阻器接入电路的阻值范围.